CC BY
41
№ 2 - 2012 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 577.118-008.9+576.311.344:616.127-092.9
НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ОСОБЕННОСТИ АКТИВАЦИИ ЛИЗОСОМАЛЬНОГО АППАРАТА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОВРЕЖДЕНИИ МИОКАРДА
Л.Д. Хидирова
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (г. Новосибирск)
Развитие экспериментального инфаркта миокарда сопровождалось изменениями активности лизосомальных ферментов в сердечной мышце и в сыворотке крови. В динамике экспериментального инфаркта миокарда у крыс наблюдается повышение концентрации железа в сыворотке крови. Динамика концентрации микроэлементов в сыворотке крови при экспериментальном инфаркте миокарда (меди, цинка, селена) имела отрицательную корреляцию с содержанием лизосомальных ферментов.
Ключевые слова: инфаркт миокарда, лизосомальные ферменты, микроэлементы.
Хидирова Людмила Даудовна - кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры медицинской химии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 226-65-41
Важным компонентом кислород-независимой биоцидности нейтрофильных гранулоцитов является лизосомальный аппарат клеток. Отсюда представлялось интересным и важным оценить активность лизосомального аппарата не только в миокарде. Представляло интерес также изучение как изменяется содержание некоторых микроэлементов в сердечной мышце и в крови при экспериментальном инфаркте миокарда (ЭИМ).
Цель исследования. Изучить особенности активации лизосомального аппарата и обмена микроэлементов (МЭ) у крыс при экспериментальном повреждении миокарда.
Материалы и методы. Окклюзионный ЭИМ воспроизводился у крыс-самцов Вистар массой 180-230 г. В опытах с ЭИМ использовано 36 животных. Контролем служили ложнооперированные (ЛО) - (15 крыс) и интактные (8 крыс) животные. Операция проводилась по методу Г. Селье с доступом по А. Х. Когану с соблюдением правил асептики и антисептики, под эфирным наркозом. Выживаемость животных после операции на протяжении всего исследования (14 суток) составила 50-60 %. Ложная
операция повторяла все этапы создания ЭИМ за исключением перевязки левой коронарной артерии, вместо чего делали укол миокарда в области проекции данного сосуда. Выживаемость животных после ЛО составила 100 %.
Сердечную мышцу подвергали гомогенизации. Для приготовления гомогената из ткани сердца последняя предварительно измельчалась ножницами, растиралась в ступке с истолченным стеклом и суспендировалась в девяти объемах 0,25 М раствора сахарозы с
0,001 М ЭДТА, рН 7,4. Стекло и оставшиеся неразрушенными соединительно-тканные элементы удаляли центрифугированием при охлаждении на центрифуге ЦЛР-31 (2000 об/мин х 5 мин). Затем в супернатанте и в сыворотке крови определяли активности лизосомальных ферментов (ЛзФ: кислая фосфотаза, ДНК-аза, катепсин D, Р-
галактозидаза), это проводилось спектрофотометрическим методом. Определения МЭ проводилось атомно-абсорбционный методом.
Статистическая обработка полученных данных осуществлялась по общепринятым методикам пакетом прикладных программ Statistica 6.0, Microsoft Excel 7.0 на ПК PC Pentium (Ш)-650 МГц MMX.
Результаты. Лизосомы, рано и эффективно включающиеся в реализацию адаптивных реакций организма, при окклюзионной гипоксии, равно как и при поломе гормональной регуляции, могут освобождать активные кислые гидролазы в цитозоль и далее во внеклеточное пространство и циркулирующую кровь и тем самым инициировать процессы клеточного повреждения [1]. Действительно, биохимические исследования гомогената из ткани миокарда и сыворотки крови показали, что развитие некротических изменений в миокарде сопровождалось значительным повышением активности лизосомальных ферментов в органе с максимумом в 1-е - 3-и сутки и в сыворотке крови. Как показали результаты, ЭИМ у крыс сопровождался значительными закономерными фазовыми изменениями активности лизосомальных кислых гидролаз в сердечной мышце и в сыворотке крови. Так, оказалось, что ЭИМ сопровождался умеренным увеличением активности кислой фосфатазы (КФ) и Р-галактозидазы в сердечной мышце в 1-е - 3-и сутки после операции. Эти величины мало отличались от активности соответствующих ферментов в гомогенате сердечной мышцы у ЛО крыс. Однако в противоположность ЛО у животных с ЭИМ отмечалось резкое увеличение активности кислой ДНК-азы (более чем в 5 раз) и катепсина D (более, чем в 18 раз в 1-е и почти в 8 раз на 3-и сутки) по сравнению с контролем. К 14-м суткам ЭИМ активность всех измеряемых ферментов возвращалась к норме (табл. 1).
Развитие ЭИМ сопровождалось также закономерными изменениями активности ЛзФ в сыворотке крови. Так, через 1-3 суток после операции активность КФ более, чем в 10 раз превышала уровень активности у ЛО крыс, активность кислой ДНК-азы - более, чем в 6 раз, Р-галактозидазы - почти в 3 раза. Выявлялась высокая активность катепсина D (10,86 ± 1,01 мкмоля тирозина/л сыворотки за 1 мин). На 14-е сутки ЭИМ все еще оставалась повышенной активность кислой ДНК-азы и катепсина D, уровень активности остальных ферментов не отличался от величин, измеряемых у ЛО животных (табл. 1).
Активность Лз ферментов в гомогенате сердечной мышцы у животных с ЭИМ
(мкмоль/г белка/мин; п = 10; М ± т)
Ферменты Контроль 1-е сут. после операции 3-є сут. после операции Ы-е сут. после операции
р-галактоздда'за 3,3=0,09 8.6=0,69* 5,5 = 0,43* 2,2 = 0,03
* ДНК-ага 3.9.0 = 0,0 3,0 = 0,02 2.8 = 0,05 3.6 = 0,07
КФ 7.7 = 0,26 3,3 = 1.51* 9,7 = 1,3-* 3,0= 0,32
Кат. О 0,64 = 0,0 0.5 = 0Г03 0.4= 0,0“ 0.9= 0,11
Ё-глюкозидам 2.0 = 0,16 2.1 = 0,19 0,7*027 14=0,15
Примечание: * - достоверные отличия от уровня активности у ЛО животных (Р < 0,05)
МЭ являются коферментами самых различных ферментных систем, в том числе про- и антиоксидантных, и, более того, активность данных ферментов напрямую зависит от содержания МЭ [2].
В динамике ЭИМ у крыс в 1-е - 3-и сутки наблюдается повышение концентрации железа в сыворотке: на 3-и сутки данный показатель вырастает в 2 раза в сравнении с контролем. Однако самое выраженное повышение отмечается на 14-е сутки - практически в 5 раз (табл. 2).
Таблица 2
Содержание железа и цинка в сыворотке крови у крыс с ЭИМ| (М ± т)
Сроки исследования 7н
Контроль 0,42 = 0,01 1,91 = 0,01
1 -е сутки 0,50 = 0,01*= 1,0= 0,01*=
З-н сутыи 0,91 = 0,01= 0,50 = 0,04*=
14-£ сутки 1,90 = 0,05*= 0,21 = 0,02*=
рм < 0,05: ри-і< 0,01; ри,ї<0,05 Рї-і < 0,05; рі4-і < 0,05; И4-ї<0.05
Примечание: | - здесь и далее в таблицах содержание МЭ в плазме и лимфе выражается в мг/л; * - достоверность различий между группами; # - достоверность различий с контролем (р < 0,05)
Нарушения обмена МЭ при повреждении сердца (табл. 3) коррелируют с активацией лизосомального аппарата.
Корреляционная зависимость содержания МЭ и лизосомальных ферментов в сердечной мышце и в сыворотке крови при ЭИМ и МИМ
Микроэлементы р-галахтозндаза ьДНК-аза КФ Кат. D
Fe А —0Г5 -€.6 -0.7 -0.1
В -0,6 -0,7 —0,8 +0,4
Zn А -0,2 +0,3 +0,2 ^0.3
В -0.5 +0,5 -0.6 +0.5
Примечание: (+) положительная корреляция микроэлемента (МЭ) и лизомального фермента в миокарде (г = 0,42, p < 0,05), А - содержание МЭ в сердечной мышце; В -содержание МЭ в сыворотке крови
Известны многочисленные клинические и экспериментальные данные о повышенном содержании железа как факторе риска развития ишемической болезни сердца (ИБС) и установлено, что существует прямая связь между высоким уровнем сывороточного железа и риском фатального исхода инфаркта миокарда [4]. Этот отрицательный эффект ионов железа связывается с его активным влиянием на процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ). Так, при повышении концентрации железа в плазме резко интенсифицируются процессы ПОЛ в самых различных тканях: сердце, печени, селезёнке, самой плазме и т. д. Показано, что присутствие Fe2+ обязательно во всех системах образования активных радикалов кислорода из О2 (митохондриальной, микросомальной, ксантиноксидазной и др.).
Обращает на себя внимание относительное постоянство уровня цинка миокарда у животных с ЭИМ и метаболическом инфаркте миокарда (МИМ): и у тех и у других в динамике не зарегистрировано достоверных изменений данного показателя. По-видимому, этот факт связан с исключительной значимостью данного МЭ в защите кардиомиоцитов от повреждения. Значимость цинка связана с тем, что он является активным центром цитозольного фермента супероксиддисмутазы, цинк принимает участие в реакции дисмутации О2- в Н2О2, выступая, таким образом, в качестве мощного антиоксиданта [5, 6]. Цинк улучшает восстановление функций миокарда после его искусственной остановки. Кроме этого цинк, тормозя инактивацию оксида азота продуктами ПОЛ, косвенно выступает в качестве вазодилататора. Цинк индуцирует экспрессию в клетках белков-металлотионеинов и белков-иммунофиллинов (класса hsp -70 heat stress protein). Последние являются частью универсального механизма защиты клетки от стрессорных повреждений [7].
Список литературы
1. Панин Л. Е. Лизосомы : роль в адаптации и восстановлении / Л. Е. Панин, Н. Н. Маянская. - Новосибирск : Наука, 1991. - С. 198.
2. Маянский Д. Н. Лекции по клинической патологии / Д. Н. Маянский. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008.
3. Меерсон Ф. З. Патогенез и предупреждение ишемических повреждений сердца / Ф.
З. Меерсон. - М. : Медицина, 1994.
4. Антонов А. Р. Системные микроэлементозы / А. Р. Антонов, Н. Н. Маянская. -Новосибирск : «ЭКОР-КНИГА», 2006. - 72 с.
5. Белялов Ф. И. Инфаркт миокарда / Ф. И. Белялов. - Иркутск, 2009. - 28 с.
6. Куимов А. Д. Инфаркт миокарда. Клинические и патофизиологические аспекты / А. Д. Куимов, Г. С. Якобсон. - Новосибирск. 1992.
ABNORMALITY OF TRACE SUBSTANCES EXCHANGE AND FEATURES OF ACTIVATION OF LYSOSOMAL APPARATUS AT EXPERIMENTAL DAMAGE OF MYOCARDIUM
L.D. Hidirova
SEIHPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment» (Novosibirsk c.)
Development of experimental myocardial infarction has been accompanied by changes in the activity of the lysosomal enzymes in the heart muscle and in the blood serum. In the dynamics of experimental myocardial infarction at rats, an increase of the iron concentration in the blood serum is occurred. Dynamics of concentrations of microelements in blood serum at an experimental myocardial infarction (copper, zinc, selenium) had negative correlation with the content of lysosomal enzymes.
Keywords: myocardial infarction, lysosomal enzymes, trace substances.
About authors:
Hidirova Lyudmila Daudovna — candidate of medical sciences, teacher of medical chemistry chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office number: 8 (383) 226-65-41
List of the Literature:
1. Panin L. E. Lysosomes: role in adaptation and restoration / L. E. Panin,
N. N. Mayanskaya. — Novosibirsk: Science, 1991. — P. 198.
2. Mayansky D. N. Lections on clinical Pathology / D. N. Mayansky. — M: GEOTAR-media, 2008.
3. Meerson F. Z. Pathogenesis and prevention of ischemic injuries of heart / F. Z. Meerson. — M: Medicine, 1994.
4. Antonov A. R. Systemic microelementosises / A. R. Antonov, N. N. Mayanskaya. — Novosibirsk: «EKOR-KNIGA», 2006. — 72 P.
5. Belyalov F. I. Myocardial infarction / F. I. Belyalov. — Irkutsk, 2009. — 28 P.
6. Kuimov A. D. Myocardial infarction. Clinical and pathophysiological aspects / A. D. Kuimov, G. S. Yakobson. — Novosibirsk. 1992.
